Blødt væv viser Jurassic ichthyosaur var varmblodet, havde spæk og camouflage

En gammel, delfin-lignende marine krybdyr ligner sin fjerne slægtning i mere end udseende, ifølge et internationalt team af forskere, der omfatter forskere fra North Carolina State University og Sveriges Lund University. Molekylær og mikrostrukturel analyse af en Stenopterygius ichthyosaur fra Jurassic (180 millioner år siden) afslører, at disse dyr højst sandsynligt var varmblodede, havde isolerende spæk og brugte deres farve som camouflage fra rovdyr.

"Ichthyosaurer er interessante, fordi de har mange træk til fælles med delfiner, men er slet ikke nært beslægtet med de havlevende pattedyr, " siger forskningsmedforfatter Mary Schweitzer, professor i biologiske videnskaber ved NC State med en fælles ansættelse ved North Carolina Museum of Natural Sciences og gæsteprofessor ved Lunds Universitet. "Vi er heller ikke helt sikre på deres biologi. De har mange træk til fælles med levende marine krybdyr som havskildpadder, men vi ved fra fossiloptegnelsen, at de fødte levende, som er forbundet med varmblodighed. Denne undersøgelse afslører nogle af disse biologiske mysterier."

Johan Lindgren, lektor ved Lunds Universitet i Sverige og hovedforfatter på et papir, der beskriver arbejdet, sammensat et internationalt hold til at analysere et cirka 180 millioner år gammelt Stenopterygius-fossil fra Holzmaden-bruddet i Tyskland.

"Både kropskonturen og rester af indre organer er tydeligt synlige, " siger Lindgren. "Bemærkelsesværdigt, fossilet er så velbevaret, at det er muligt at observere individuelle cellelag i dens hud."

Forskere identificerede cellelignende mikrostrukturer, der holdt pigmentorganeller i fossilets hud, samt spor af et indre organ, der menes at være leveren. De observerede også materiale, der var kemisk i overensstemmelse med spæk fra hvirveldyr, som kun findes hos dyr, der er i stand til at opretholde kropstemperaturer uafhængigt af de omgivende forhold.

Lindgren sendte prøver fra fossilet til internationale kolleger, inklusive Schweitzer. Holdet udførte en række forskellige højopløselige analytiske teknikker, inklusive time-of-flight sekundær ion massespektrometri (ToF SIMS), sekundær ionmassespektrometri på nanoskala (NanoSIMS), pyrolyse-gaskromatografi/massespektrometri, samt immunhistologisk analyse og forskellige mikroskopiske teknikker.

Schweitzer og NC State forskningsassistent Wenxia Zheng ekstraherede blødt væv fra prøverne og udførte flere, højopløselige immunhistokemiske analyser. "Vi udviklede et panel af antistoffer, som vi påførte alle prøverne, og sav differentialbinding, hvilket betyder, at antistofferne for et bestemt protein - som keratin eller hæmoglobin - kun er bundet til bestemte områder, " siger Schweitzer. "Dette demonstrerer specificiteten af ​​disse antistoffer og er et stærkt bevis på, at forskellige proteiner forbliver i forskellige væv. Du ville ikke forvente at finde keratin i leveren, for eksempel, men du ville forvente hæmoglobin. Og det er, hvad vi så i reaktionerne fra disse prøver på forskellige antistoffer og andre kemiske værktøjer."

Lindgrens laboratorium fandt også kemiske beviser for subkutan spæk. "Dette er den første direkte, kemiske beviser for varmblodighed hos en ikthyosaur, fordi spæk er en egenskab hos varmblodede dyr, " siger Schweitzer.

Taget sammen, forskernes resultater tyder på, at Stenopterygius havde hud, der ligner en hval, og farve svarende til mange levende havdyr - mørke på toppen og lysere på bunden - hvilket ville give camouflage fra rovdyr, som pterosaurer fra oven, eller pliosaurer nedefra.

"Både morfologisk og kemisk, vi fandt ud af, at selvom Stenopterygius løst ville blive betragtet som 'krybdyr,' ' de mistede den skællende hud, der er forbundet med disse dyr - ligesom den moderne havskildpadde i læder har, " siger Schweitzer. "At miste vægten reducerer modstanden og øger manøvredygtigheden under vandet.

"Dette dyrs bevarelse er usædvanlig, især for et havmiljø - men altså, Holzmaden-formationen er kendt for sin enestående bevaring. Denne prøve har givet os flere beviser på, at disse væv og molekyler kan bevares i ekstremt lange perioder, og at bløddelsanalyse kan kaste lys over evolutionære mønstre, relationer, og hvordan gamle dyr fungerede i deres miljø.

"Vores resultater var gentagelige og konsistente på tværs af laboratorier. Dette arbejde viser virkelig, hvad vi er i stand til at opdage, når vi udfører en tværfaglig, multi-institutionel undersøgelse af et exceptionelt eksemplar."